プラスチック製品はどこにでもありますが、それらを設計するのは簡単ではありません。エンジニアは、強度、コスト、および生産効率のバランスをどのようにバランスさせますか？この記事では、プラスチック製品の構造設計の背後にある複雑さを明らかにします。壁の厚さ、rib骨を補強するなど、耐久性のある費用対効果の高いプラスチック部品などの重要な要因を学びます。
プラスチック部品構造設計の特性と手順
プラスチック材料は、ユニークな特性と汎用性の高いシェーピングオプションを提供し、鋼、銅、アルミニウム、木材などの従来のエンジニアリング材料とは一線を画しています。この材料の構成とフォーメリティの特徴的な組み合わせは、プラスチックに対応するものと比較して、プラスチックの柔軟性を高度に与えます。
ユニークな素材の構成と汎用性のある形状
それぞれに特定の特性を備えた多様なプラスチック材料の範囲により、設計者は製品の要件に従って選択を調整できます。プラスチックを複雑な形状に形作る能力と相まって、この品種は、他の素材で挑戦的または非実用的な複雑な幾何学と機能的な特徴を作成することができます。
プラスチックパーツ設計の一般的な手順
プラスチックの利点を活用し、最適な構造設計を確保するには、体系的なアプローチに従うことが不可欠です。プラスチックパーツ設計の一般的な手順には、いくつかの重要な段階が含まれます。
製品の機能要件と外観を決定します。
製品の目的の使用と必要な機能を特定します
望ましい審美的な魅力と視覚的特性を定義します
予備設計図面を描く：
プロトタイピング：
製品テスト：
再キャリブレーションとリビジョンの設計：
重要な仕様を開発する：
オープン金型生産：
品質管理：
プラスチック製品構造設計の基本的要因
壁の厚さ
壁の厚さは、プラスチック製品の設計において重要な役割を果たします。適切な厚さにより、最適なパフォーマンス、製造可能性、および費用対効果が保証されます。
推奨される壁の厚さ値
| プラスチック材料 | 最小（mm） | 小さな部分（mm） | 中部（mm） | 大きな部品（mm） |
| ナイロン | 0.45 | 0.76 | 1.5 | 2.4-3.2 |
| PE | 0.6 | 1.25 | 1.6 | 2.4-3.2 |
| 詩 | 0.75 | 1.25 | 1.6 | 3.2-5.4 |
| PMMA | 0.8 | 1.5 | 2.2 | 4-6.5 |
| PVC | 1.2 | 1.6 | 1.8 | 3.2-5.8 |
| pp | 0.85 | 1.54 | 1.75 | 2.4-3.2 |
| PC | 0.95 | 1.8 | 2.3 | 3-4.5 |
| ポン | 0.8 | 1.4 | 1.6 | 3.2-5.4 |
| 腹筋 | 0.8 | 1 | 2.3 | 3.2-6 |
壁の厚さの選択に影響する要因
プラスチック材料の特性
外力は耐えました
安全規制
rib骨の補強
rib骨の強化は、全体的な壁の厚さを増加させることなく強度を向上させ、製品の変形を防ぎ、構造の完全性を改善します。
rib骨を補強するための設計ガイドライン
注意が必要な補強設計の側面
rib骨の交差点での材料の蓄積は避けてください
外壁に垂直性を維持します
急勾配のrib骨の補強を最小限に抑えます
シンクマークの外観の影響を考慮してください
ドラフト角度
ドラフト角度は、金型からの簡単な部品除去を容易にし、スムーズな生産と高品質の部品を確保します。
推奨ドラフト角
| 材料 | の | さまざまな |
| 腹筋 | 35'-1° | 40'-1°20 ' |
| 詩 | 30'-1° | 35'-1°30 ' |
| PC | 30'-50 ' | 35'-1° |
| pp | 25'-50 ' | 30'-1° |
| PE | 20'-45 ' | 25'-45 ' |
| PMMA | 30'-1° | 35'-1°30 ' |
| ポン | 30'-1° | 35'-1°30 ' |
| PA | 20'-40 ' | 25'-40 ' |
| HPVC | 50'-1°45 ' | 50'2° |
| SPV | 25'-50 ' | 30'-1° |
| CP | 20'-45 ' | 25'-45 ' |
注意が必要なドラフト角度選択の側面
光沢のある表面と高精度部品の小さな角度を選択します
収縮率が高い部品に大きな角度を使用します
傷を防ぐために、透明部品のドラフトを増やします
テクスチャサーフェスのテクスチャ深さに基づいて角度を調整します
Rコーナー（丸い角）
丸い角は、ストレス集中を減らし、プラスチックの流れを促進し、断ち切りを緩和します。
Rコーナーの設計ガイドライン
内部コーナー半径：0.50〜1.50倍の材料の厚さ
最小半径：0.30mm
丸い角を設計するときは、均一な壁の厚さを維持します
カビの分離面で丸い角を避けてください
端に最小0.30mmの半径を使用して、傷を防ぎます
穴
穴は、プラスチック製品のさまざまな機能を提供し、慎重に設計する必要があります。
穴の設計要件
穴の直径と深さの関係
特別な穴の種類の設計上の考慮事項
ステップホール：異なる直径の複数の同軸接続された穴を使用します
角度のある穴：可能な場合は軸をカビの開く方向に合わせます
サイドホールとインデント：コアプル構造または設計の改善を検討してください
ボス
ボスはアセンブリポイントを提供し、他の部分をサポートし、構造の完全性を高めます。
ボスの基本設計ガイドライン
さまざまな材料の設計ポイント
ABS：外径約2倍の内径。強化するためには、斜めのrib骨を使用してください
PBT：リブの概念のベースデザイン。可能であればサイドウォールに接続します
PC：rib骨付きの側面ボスをインターロックします。アセンブリとサポートに使用します
PS：強化するためにrib骨を追加します。近くのときにサイドウォールに接続します
PSU：外径約2倍の内径。高さ≤2x外径
挿入
インサートは機能を強化し、装飾的な要素を提供し、プラスチック部品のアセンブリオプションを改善します。
挿入物の形状と構造的要件
製造可能性：切断またはスタンピングプロセスと互換性があります
機械的強度：十分な材料と寸法
結合強度：安全なアタッチメントに適した表面機能
ポジショニング：型型配置を簡単にするための円筒形の拡張部分
フラッシュ予防：シーリングボス構造を含めます
後処理：二次操作の設計（スレッド、切断、フランジング）
インサートを使用する場合の設計上の考慮事項
製品表面のテクスチャとテキスト/パターンのデザイン
プラスチック製品の表面テクスチャ
プラスチック製品表面は、美学、機能、ユーザーエクスペリエンスを向上させるために、さまざまなテクスチャで設計できます。一般的な表面テクスチャには次のものがあります。
スムーズ
スパークエッチング
パターンエッチング
刻まれた
滑らかな表面
滑らかな表面は、磨かれたカビの表面に起因します。彼らは申し出ます：
きれいで洗練された外観
型からのより簡単な部分放出
ドラフト角度の要件が低い
スパークエッチング表面
カビの空洞の銅EDM処理を通じて作成されたスパークエッチング表面は、次のことを提供します。
ユニークで微妙なテクスチャー
グリップの改善
表面欠陥の可視性の低下
パターン化されたエッチングされた表面
これらの表面は、カビの空洞にエッチングされたさまざまなパターンを備えており、以下を提供します。
カスタマイズ可能なデザイン
製品の差別化の強化
触覚特性の改善
刻まれた表面
刻まれた表面は、パターンを型に直接加工することによって作成され、以下を可能にします。
深く、明確なテクスチャ
複雑なデザイン
表面特徴の耐久性
テクスチャサーフェスのドラフト角度考慮事項
テクスチャサーフェスを設計するときは、ドラフト角度を増やして部分駆出を容易にすることを検討して
| ください | 。 |
| 0.025 mm | 1° |
| 0.050 mm | 2° |
| 0.075 mm | 3° |
| > 0.100 mm | 4-5° |
テキストとパターンのデザイン
プラスチック製品は、多くの場合、ブランディング、指示、または装飾目的のためのテキストとパターンを組み込んでいます。これらの要素は、上げたり、埋め込まれたりできます。
上昇と凹面の表面
推奨事項：可能な場合は、テキストとパターンに上昇した表面を使用します。
上昇した表面の利点：
単純化された金型処理
金型のメンテナムが簡単です
読みやすさの向上
フラッシュまたは埋め込み式機能を必要とするデザインの場合：
埋め込み式エリアを作成します
くぼみ内でテキストまたはパターンを上げます
金型のデザインを簡素化しながら、全体的なフラッシュ外観を維持します
テキストとパターンの寸法は、
| を特徴としています | 推奨される寸法 |
| 高さ/深さ | 0.15-0.30 mm（上昇） |
| 0.15-0.25 mm（埋め込み） |
テキストサイズの仕様
最適なテキスト設計については、次のガイドラインに従ってください。
追加のテキスト/パターンの設計上の考慮事項
テキストやパターンの鋭い角度を避けてください
サイズが成形プロセスを助長することを確認してください
全体的な部分の強度に対するテキスト/パターンの影響を考えてください
成形中の材料の流れに対するテキスト/パターンの影響を評価する
追加の構造設計上の考慮事項
補強構造の設計原則
補強構造は、プラスチック製品の全体的な性能を高める上で重要な役割を果たします。それらは、強度、剛性、および寸法の安定性を大幅に改善します。
補強設計の重要な目的：
強度強化
剛性の改善
反り防止
変形の減少
補強の適切な位置決めとサイジング：
高度な補強技術：
材料の蓄積を防ぐために、補強装置の補強施設
補強交差点の中空構造
細い補強のための緊張ベースの設計
ストレス集中を回避します
ストレス集中は、プラスチック製品の構造的完全性と寿命に大きな影響を与える可能性があります。適切な設計手法は、これらの問題を軽減できます。
鋭いコーナーを避けることの重要性：
部品強度の低下
亀裂開始のリスクの増加
早期故障の可能性
ストレス集中を減らすための措置：
シャンファー
丸い角
遷移のための穏やかな斜面
鋭い角で内向きのくぼみ
| 技術の | 説明の | 利点 |
| シャンファー | 斜めのエッジ | 段階的な応力分布 |
| 丸い角 | 湾曲した遷移 | 鋭いストレスポイントを排除します |
| 穏やかな斜面 | 段階的な厚さの変化 | ストレス分布さえ |
| 内向きのくぼみ | コーナーでの材料除去 | 局所的なストレス軽減 |
適切なドラフト角度の設計
ドラフト角度は、金型からの部分排出を成功させるために不可欠です。それらは、一部の品質と生産効率に大きな影響を与えます。
ドラフト角を決定するための原則：
整数の角度を使用します（例：0.5°、1°、1.5°）
外側の角度>内部角度
妥協することなく角度を最大化します
ドラフト角度サイズに影響する要因：
部分深さ
表面仕上げ
材料の収縮率
テクスチャの深さ
さまざまな材料のドラフト角度設計ポイント：
| 材料 | 推奨ドラフト角範囲 |
| 腹筋 | 0.5°-1° |
| PC | 1°-1.5° |
| pp | 0.5°-1° |
| 詩 | 0.5°-1° |
| ペット | 1°-1.5° |
カビ構造の観点から構造設計
効率的なカビの設計は、プラスチック部品の生産を成功させるために重要です。これらの側面を検討して、パーツとカビの両方の設計を最適化します。
複雑な構造を避ける：
パーツジオメトリを簡素化します
アンダーカットを減らします
サイドアクションを最小化します
内部切断構造の回避：
複雑なコアプルを必要とする機能を排除します
スプリットラインアクセシビリティのデザイン
横方向の放出要件を考慮してください：
スライダーの動きに十分なスペースを確保します
適切なシャットオフサーフェスを設計します
金型の部品方向を最適化します
プラスチックの非等方性特性のための設計
多くのプラスチックは、非等方性特性を示し、パフォーマンスを最大化するために特別な設計上の考慮事項が必要です。
荷重を負う方向に材料の流れ方向を調整する：
融合ラインに対する力方向：
アセンブリの観点から構造設計
効果的なアセンブリ設計により、製品の機能、寿命、製造の容易さが保証されます。
小さな許容範囲で大きなサイズを避ける：
大きな部品を小さなコンポーネントに分割します
適切な耐性スタックを使用します
ボンディングインターフェイス設計：
引き裂き張力よりもせん断力を優先します
結合表面積を増やします
接着剤の化学的互換性を考慮してください
プラスチック部品のボルト接続に関する考慮事項：
高ストレス接続に挿入物を使用します
適切なボス構造を設計します
熱膨張の違いを考慮してください
まとめ
プラスチック製の製品設計では、壁の厚さ、rib骨の補強、ドラフト角などの重要な構造的要因が耐久性とパフォーマンスに不可欠です。プロセス全体を通して、材料特性、カビ構造、およびアセンブリのニーズを考慮することが重要です。適切な構造設計は、製品機能を強化するだけでなく、欠陥と製造コストを削減します。これらの設計要素に焦点を当てることにより、メーカーは機能的要件と美的要件の両方を満たす高品質で費用対効果の高いプラスチック部品を確保できます。
